Análise do Desempenho Térmico de um Edifício Existente

Edifício Existente

CLÁUDIA RAQUEL MAGALHÃES PINTO

julho de 2017

A NÁLISE DO D ESEMPENHO T ÉRMICO DE UM E DIFÍCIO E XISTENTE

CLÁUDIA RAQUEL MAGALHÃES PINTO

Orientadora: Teresa Isabel Moreira de Carvalho Amorim Neto Silva

Supervisor: Pedro Miguel da Costa Cruz (Psc - Engenharia Construção e Imobiliário Lda)

JUNHO DE 2017

Relatório de Estágio submetido para satisfação parcial dos requisitos do grau de MESTRE EM ENGENHARIA CIVIL –RAMO DE CONSTRUÇÕES

iii

Índice Geral ... iii

Resumo ... v

Abstract ... vii

Agradecimentos ... ix

Índice de Texto ... xi

Índice de Figuras ... xv

Índice de Tabelas ... xvii

Abreviaturas ... xxiii

Introdução ... 1

Atividades desenvolvidas no estágio ... 3

Regulamentação Térmica de Edifícios em Portugal ... 5

Estudo caso ... 41

Considerações Finais ... 105

Referências Bibliográficas ... 107

Anexo I – Perdas por transmissão - Método detalhado antes reabilitação ... 109

Anexo II – Inércia térmica ... 113

Anexo III – Perdas de transmissão de referência - Método detalhado ... 115

Anexo IV – Cálculo da ventilação Lnec – Método detalhado ... 119

Anexo V – EREN – Método detalhado ... 123

Anexo VI – Cálculo da ventilação Lnec – Método simplificado ... 125

Anexo VII – Perdas por transmissão – Método simplificado ... 129

Anexo VIII – Perdas por transmissão de referência– Método simplificado ... 133

Anexo IX – Inércia - Método detalhado antes reabilitação ... 137

Anexo X – Perdas por transmissão - Método detalhado antes reabilitação ... 139

Anexo XI – Cálculo da ventilação Lnec – Método detalhado antes... 143

Anexo XII – Folha ITEcons Fração piso 1 oeste ... 147

Anexo XIII– Folha ITEcons Frações todas Método simplificado ... 157

Anexo XIV– Resultados finais ... 159

v Este relatório pretende avaliar o desempenho térmico de um edifício existente, construído em 1970, e comparar com o que apresentará após ser sujeito a diversas intervenções nas soluções construtivas adotadas e nos equipamentos.

Nos dias que hoje decorrem, as condições de qualidade de vida das populações têm vindo a melhorar e por isso os sistemas construtivos dos edifícios têm que ser aperfeiçoados até porque a legislação assim o obriga.

A atual regulamentação de desempenho térmico dos edifícios, o Decreto-Lei nº 118/2013 já sofreu quatro alterações e a sua metodologia de cálculo também tem sido alvo de modificações importantes realizadas através de publicações de diversas Portarias.

No caso de estudo apresentado, foi adotada a metodologia definida nesta legislação para um edifício misto existente e comparados os resultados obtidos após o edifício ser reabilitado. Para esta análise utilizou-se: o método detalhado realizado manualmente e através da folha de Excel desenvolvida pelo ITEcons e o método simplificado com o método detalhado no antes da reabilitação.

A folha de cálculo da ITEcons faz a avaliação do comportamento térmico e do desempenho energético dos edifícios e disponibiliza o preenchimento de toda a informação necessária à emissão de Pré- Certificados e Certificados Energéticos.

Por fim avaliaram-se as medidas propostas na reabilitação e os impactos que teriam na certificação energética das frações estudadas.

Palavras-chave: Certificação energética; Comportamento Térmico; Reabilitação

vii The aim of this repor is to evaluate the thermal performance of an existing building, which was built in 1970.

Nowadays, the quality of our lives is better, so we must start to improve our buildings as the law implies.

The current regulation of thermal in buildings, Decree-Law 118/2013, has been updated from various Ordinances.

To give the example, the methodology defined in this legislation was chosen for a mixed building, comparing the rehabilitated building with the results obtained in the detailed method done manually with the resulting values of the Excel sheet. Then, simplified method with the detailed method in the before the rehabilitation.

The ITEcons spreadsheet assesses the thermal performance and energy performance of buildings, where it provides all the necessary information for the issuance of Pre-Certificates and Energy Certificates.

Finally, the measures proposed in the rehabilitation were evaluated and the impacts they would have on the energy certification of the studied fractions.

Keywords: Energy certification; Thermal Behavior; Rehabilitation

ix Para a realização do meu relatório de estágio era impensável esquecer-me daqueles que me ajudaram a concretizá-lo, pois não o seria possível sem o apoio deles.

À minha família, pais, e irmã, com o carinho que me deram durante a vida académica. Principalmente, o esforço que fizeram para eu terminar mais uma das etapas da minha vida.

À minha orientadora, Engenheira Teresa Neto, que esteve sempre presente para a realização deste relatório desde do início para executá-lo da melhor forma, através do seu excelente conhecimento.

Ao meu supervisor, Engenheiro Pedro Cruz, que me deu oportunidade de estar na sua empresa a realizar o meu estágio curricular, e que disponibilizou todas ferramentas para eu conseguir realizar o meu estudo caso deste relatório de estágio.

“O esforço para unir a sabedoria e o poder raramente dá certo e somente por tempo muito curto.”

Albert Einstein

xi

Introdução ... 1

1.1 Considerações Iniciais ... 1

1.2 Objetivos deste relatório ... 1

1.3 Estrutura do relatório ... 2

Atividades desenvolvidas no estágio ... 3

Regulamentação Térmica de Edifícios em Portugal ... 5

3.1 Diretiva 2010/31/EU ... 5

3.2 DL 118/2013 ... 5

3.3 Legislação suplementar ... 7

3.4 Requisitos da qualidade da térmica da envolvente ... 9

3.4.1 Envolvente opaca em zona corrente ... 9

3.4.2 Pontes térmicas planas ... 10

3.4.3 Vãos envidraçados ... 10

3.4.4 Valor mínimo da taxa renovação de ar ... 12

3.4.5 Requisitos dos sistemas técnicos ... 12

3.5 Dados climáticos ... 16

3.5.1 Zona climática ... 16

3.6 Balanço energético na estação de aquecimento ... 16

3.6.1 Perdas de calor por transmissão pela envolvente... 17

3.6.2 Perdas por renovação de ar ... 19

3.6.3 Ganhos térmicos úteis ... 21

3.6.4 Inércia térmica ... 23

3.6.5 Valor limite das Necessidades Nominais Anuais de Energia Útil ... 25

3.7 Balanço energético na estação de arrefecimento ... 27

3.7.1 Trocas de calor por transmissão pela envolvente ... 27

3.7.2 Trocas de calor por renovação de ar ... 27

3.7.3 Ganhos térmicos prejudiciais... 28

3.7.4 Ganhos solares ... 28

3.7.5 Valor das necessidades de arrefecimento ... 30

3.8 Energia para a preparação águas quentes sanitárias ... 30

3.9 Necessidades de energia primária ... 31

3.10 Certificação energética ... 34

3.11 Regras de simplificação para edifícios sujeitos a grandes intervenções e existentes... 35

3.11.1 Coeficiente de redução de perdas ... 35

3.11.2 Transferência de calor pela envolvente... 35

3.11.3 Ventilação ... 38

3.11.4 Eficiência dos sistemas técnicos ... 38

3.11.5 Contribuição dos sistemas solares térmicos ... 39

Estudo caso ... 41

4.1 Método detalhado – Análise de desempenho térmico após a reabilitação ... 41

4.1.1 Descrição do edifício ... 41

4.1.2 Dimensões ... 44

4.1.3 Dados Climáticos ... 45

4.1.4 Coeficiente btr ... 46

4.1.5 Definição Envolvente ... 47

4.1.6 Coeficientes U e verificação dos requisitos mínimos de qualidade da térmica ... 48

4.1.7 Comportamento térmico na estação de aquecimento ... 54

4.1.8 Comportamento térmico na estação de arrefecimento ... 63

4.1.9 Necessidades de energia para preparação de AQS ... 68

4.1.10 Necessidades de Energia Primária ... 68

4.1.11 Valor máximo das Necessidades de energia primária ... 70

4.2 Método simplificado - Análise de desempenho térmico antes da reabilitação ... 71

4.2.1 Descrição edifício ... 71

4.2.2 Coeficiente btr ... 72

4.2.3 Comportamento térmico na estação de aquecimento ... 72

4.2.4 Comportamento térmico na estação de arrefecimento ... 77

4.2.5 Necessidades de energia para preparação de AQS ... 81

4.2.6 Necessidades de Energia Primária ... 81

4.2.7 Valor máximo das Necessidades de energia primária ... 82

4.3 Método detalhado – Análise de desempenho térmico antes da reabilitação ... 83

4.3.1 Coeficientes U ... 83

4.3.2 Comportamento térmico na estação de aquecimento ... 86

4.3.3 Comportamento térmico na estação de arrefecimento ... 89

4.3.4 Necessidades de energia para preparação de AQS ... 93

4.3.5 Necessidades de Energia Primária ... 93

4.3.6 Valor máximo das Necessidades de energia primária ... 94

4.4 Discussão dos resultados obtidos ... 95

Considerações Finais ... 105

5.1 Conclusões ... 105

5.2 Desenvolvimentos Futuros ... 106

xv

Figura 1 – Casas da Barragem ... 4

Figura 2 - O sombreamento por elementos horizontais/verticais sobre os envidraçados. ... 12

Figura 3 - Indicação das dimensões relevantes para avaliar a proteção ao vento da fração-Despacho (extrato) nº15793-K/2013 ... 20

Figura 4 - Classes energéticas - representação ... 34

Figura 5 - Localização ... 42

Figura 6 - Alçado principal (à esquerda) e corte (à direita) ... 43

Figura 7 - Planta piso 1 ao 5 (à esquerda) e planta piso 6 (à direita) ... 43

Figura 8 - Levantamento fotográfico das frações... 44

Figura 9 – Delimitação da envolvente ... 47

Figura 10 – Constituição das paredes exteriores ... 48

Figura 11 – Constituição parede CHC ... 48

Figura 12 – Constituição pontes térmicas planas ... 49

Figura 13 – Constituição laje de cobertura ... 50

Figura 14 – Constituição laje de sobre exterior... 50

Figura 15 – Constituição laje sobre serviços ... 51

Figura 16 – Sombreamentos verticais ... 53

Figura 17 - Necessidades energia para a estação de aquecimento ... 96

Figura 18 - Necessidades energia para a estação de arrefecimento ... 98

Figura 19 – Necessidades de energia primária... 99

Figura 20 - Necessidades energia para a estação de aquecimento ... 100

Figura 21 - Necessidades energia para a estação de arrefecimento ... 102

Figura 22 - Necessidades de energia primária ... 102

Figura 23 - Necessidades energia para a estação de aquecimento ... 103

Figura 24 - Necessidades energia para a estação de arrefecimento ... 104

Figura 25 - Necessidades de energia primária ... 104

xvii Tabela 3.1 - Coeficientes de transmissão térmica superficiais máximos admissíveis de elementos opacos

e de vãos envidraçados, Umáx. ... 9

Tabela 3.2 - Valores fator máximo admissíveis de vãos envidraçados, gTmáx - Portaria nº349-B/2013 ... 10

Tabela 3.3 - Classificação de desempenho de unidades split, multissplit, VRF e compactas, rooftop e bomba de calor. ... 13

Tabela 3.4 - Rendimento nominal de caldeiras e esquentadores-Portaria nº 349 – B/2013 ... 15

Tabela 3.5 - Valores limite de perdas estáticas em termoacumuladores-Portaria nº 349- B/ 2013 ... 15

Tabela 3.6 - Valores de eficiência de termoacumuladores em função de Qpr- Portaria nº 349- B/ 2013 .. 15

Tabela 3.7 - Coeficiente de redução de perdas de um ENU ... 18

Tabela 3.8 - Fator de orientação para as diferentes exposições, Xj.- Despacho (extrato) nº15793-I/2013 22 Tabela 3.9 - Fração envidraçada-Despacho nº 15793-K/2013 ... 22

Tabela 3.10 - Classes de inércia térmica interior-Despacho nº 15793-K/2013 ... 23

Tabela 3.11 - Massa superficial útil do elemento, EL1, EL2 e EL3 ... 24

Tabela 3.12 - Fator de redução das massas, r, dos elementos EL1 e EL2 ... 25

Tabela 3.13 - Fator de redução das massas, r, dos elementos EL3 ... 25

Tabela 3.14 - Valores de Coeficientes de transmissão térmica superficiais de referência de elementos opacos e de vãos envidraçados, Uref-Portaria 379 -A/2015 ... 26

Tabela 3.15 - Coeficiente de transmissão térmica lineares de referência, 𝜳ref -Portaria nº 349 -B/2013 26 Tabela 3.16 - Fração de tempo em que os dispositivos móveis se encontram ativos, Fm,v.-Despacho nº 15793 -K/2013 ... 29

Tabela 3.17 - Fator de correção da seletividade angular dos envidraçados na estação de arrefecimento, FW,V. -Despacho Nº 15793 – k/2013 ... 29

Tabela 3.18 - Valores fator de utilização de ganhos de referência, ηv,ref-Portaria 349 B/2013... 30

Tabela 3.19 - Soluções de referência de sistemas a considerar na determinação das necessidades de energia primária-Portaria nº 349-B/2013 ... 32

Tabela 3.20 - Edifícios sujeitos a grandes intervenções-relação entre os valores das necessidades nominais de energia e respetivo e limite - Portaria 349-B/2013 ... 33

Tabela 3.21 - Intervalos de valor de RNt para a determinação da classe energética em pré-certificados e certificados SCE de modelo tipo Habitação. ... 34

Tabela 3.22 - Valores por defeito para os coeficientes de transmissão térmica lineares ... 36

Tabela 3.23 – Regras simplificação ... 37

Tabela 3.24 - Valores base de eficiência para equipamentos convencionais de climatização e de produção de AQS em edifícios existentes ... 39

Tabela 4.1 - NUTS III - Despacho (extrato) Nº 15793-F/2013 ... 45

Tabela 4.2 - Valores de referência e declives para ajustes em altitude tabelados por NUTS III - Despacho (extrato) Nº 15793-F/2013 ... 45

Tabela 4.3 - Parâmetros climáticos pertinentes para a estação de arrefecimento ... 46

Tabela 4.4 – Valores de btr ... 46

Tabela 4.5 – Verificação da área do envidraçado com área compartimento ... 52

Tabela 4.6 - Sombreamento devido a elementos verticais – arrefecimento ... 53

Tabela 4.7 - Dados necessários para perdas de transmissão com elementos em contacto com o exterior, Hext ... 55

Tabela 4.8 - Dados necessários para as pontes térmicas lineares ... 55

Tabela 4.9 - Dados necessários para as perdas de transmissão com elementos em contacto com espaços não úteis, HENU ... 55

Tabela 4.10 - Dados necessários para as pontes térmicas lineares ... 56

Tabela 4.11 – Cálculo do valor de transferência de calor por transmissão... 56

Tabela 4.12 – Cálculo da transferência por ventilação ... 57

Tabela 4.13 - Área efetiva coletiva da radiação solar do vão envidraçado, Asi, para cada compartimento ... 58

Tabela 4.14 – Valores de cada fração dos ganhos térmicos úteis ... 58

Tabela 4.15- Cálculo das necessidades nominais anuais de energia útil para cada fração ... 59

Tabela 4.16 - Dados para a perda por transmissão de referência através de elementos em contacto com o exterior, Hext,ref ... 60

Tabela 4.17 - Dados para as pontes térmicas lineares ... 60

Tabela 4.18 - Dados para as perdas por transmissão de referência através dos elementos em contacto com espaços não úteis HENUref ... 61

Tabela 4.19 - Dados para as pontes térmicas lineares ... 61

Tabela 4.20 - valor de transferência de calor por transmissão através da envolvente de referência ... 61

Tabela 4.21 - Valor limite das necessidades para a estação de aquecimento para cada fração ... 62

Tabela 4.22 - Valor da perda de transferência de calor por transmissão, no verão ... 63

Tabela 4.23 - Valor da perda de transferência de calor por ventilação, no verão ... 64

Tabela 4.24 - Cálculo dos ganhos solares pelos envidraçados ... 65

Tabela 4.25 – Cálculo dos ganhos solares pela envolvente opaca exterior ... 66

Tabela 4.26 – Cálculo dos ganhos prejudiciais de cada piso, no verão ... 66

Tabela 4.27 - Cálculo das necessidades nominais anuais de energia útil para cada fração ... 67

Tabela 4.28 - Valor limite das necessidades de energia para a estação de arrefecimento ... 68

Tabela 4.29 - Valor das necessidades de energia primária para cada fração ... 70

Tabela 4.30 - Valor máximo das necessidades de energia primária para cada fração ... 70

Tabela 4.31 – Cálculo da transferência de calor por transmissão através da envolvente ... 72

Tabela 4.32 - Cálculo para a transferência de calor por ventilação ... 73

Tabela 4.33 - Cálculo dos ganhos térmicos úteis ... 75

Tabela 4.34 – Cálculo das necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento ... 75

Tabela 4.35 - Cálculo do valor de transferência de calor por transmissão através da envolvente de referência. ... 76

Tabela 4.36 - Valor limite das necessidades para a estação de aquecimento para cada fração ... 77

Tabela 4.37 – Cálculo da transferência de calor transmissão por transmissão na estação de arrefecimento ... 77

Tabela 4.38 – Cálculo da transferência de calor por ventilação, na estação de arrefecimento ... 78

Tabela 4.39 – Cálculo dos ganhos solares pelos envidraçados ... 78 Tabela 4.40 – Ganhos solares pela envolvente opaca exterior ... 79 Tabela 4.41 – Cálculos dos ganhos térmicos prejudiciais na estação de arrefecimento ... 80 Tabela 4.42 - Cálculo para a determinação das necessidades nominais anuais de energia útil para

arrefecimento ... 80 Tabela 4.43 - Valor das necessidades de energia primária de cada piso ... 82 Tabela 4.44 - Valor máximo das necessidades de energia primária de cada piso ... 83 Tabela 4.45 - Cálculo do valor de transferência de calor por transmissão ... 87 Tabela 4.46 – Cálculo da transferência por ventilação ... 87 Tabela 4.47 - Área efetiva coletiva da radiação solar do vão envidraçado, Asi, para cada compartimento

... 88 Tabela 4.48 - Cálculo para os ganhos úteis na estação de aquecimento ... 88 Tabela 4.49 - Cálculo das necessidades nominais anuais de energia útil para cada fração ... 89 Tabela 4.50 - Valor da perda de transferência de calor por transmissão, no verão ... 90 Tabela 4.51 - Valor da perda de transferência de calor por ventilação, no verão ... 90 Tabela 4.52 - Cálculo dos ganhos solares pelos envidraçados ... 91 Tabela 4.53 – Cálculo dos ganhos solares pela envolvente opaca exterior ... 91 Tabela 4.54 – Cálculo dos ganhos prejudiciais de cada piso, no verão ... 92 Tabela 4.55 - Cálculo das necessidades nominais anuais de energia útil para cada fração ... 92 Tabela 4.56 - Valor das necessidades de energia primária para cada fração ... 94 Tabela 4.57 - Valor máximo das necessidades de energia primária para cada fração... 95 Tabela 4.58 – Perdas na estação de aquecimento ... 95 Tabela 4.59 – Ganhos úteis ... 96 Tabela 4.60 - Perdas na estação de arrefecimento ... 97 Tabela 4.61 - Ganhos prejudiciais ... 97 Tabela 4.62 - Perdas na estação de aquecimento ... 99 Tabela 4.63 – Ganhos úteis ... 100 Tabela 4.64 - Perdas na estação de arrefecimento ... 101

Tabela 4.65 - Ganhos prejudiciais ... 101

xxiii

A BREVIATURAS

(Aw)int – Área total do vão envidraçado interior (vidro + caixilharia), [m²];

(Fg)enu – Fração envidraçada do vão envidraçado do ENU;

(Fg)int – Fração envidraçada do vão envidraçado do interior;

(gi)enu – Fator solar de inverno, do vão envidraçado ENU;

(gi)int – Fator solar de inverno, do vão envidraçado interior;

A – Área do pavimento em contacto com o solo, medida pelo interior, [m²];

ADENE – Agência para a energia;

Aop– Área do elemento da envolvente opaca exterior, [m²];

Ap – Área interior útil de pavimento, [m²];

AQS – Águas Quentes Sanitárias;

As,i – Área efetiva coletora da radiação solar do vão envidraçado, na estação de aquecimento, [m²];

Bj – Desenvolvimento linear da ponte térmica linear, medido pelo interior, [m];

btr - Coeficiente de redução de perdas;

ENU- Espaço não útil.

Eren – Energia produzida a partir de fontes de energia renovável, incluindo apenas energia consumida, [kWh/ano];

Esolar ref - Valor de referência da contribuição anual de sistemas de coletores solares para a produção de

AQS, [kWh/ano];

Ff - Fator de sombreamento por elementos verticais adjacentes ao envidraçado;

Fg – Fração envidraçada que depende do tipo de caixilharia;

Fh - Fator de sombreamento do horizonte por obstruções exteriores ao edifício ou por outros elementos do edifício;

Fmv – Fração de tempo em que os dispositivos de proteção móvel se encontram totalmente ativado;

Fo - Fator de sombreamento por elementos horizontais sobrejacentes ao envidraçado, compreendendo palas e varandas;

Fpu – Fatores de conversão para primária, de acordo com a fonte de energia do sistema de referência, [kWhep/kWh;

Fs,i – Fator de obstrução, na estação de aquecimento;

Fs,v – Fator de obstrução;

Fw– Fator de seletividade angular;

GD – Número de graus – dias de aquecimento especificados para cada região NUTS III, [⁰C.dia];

GSul – Energia solar media mensal incidente numa superfície vertical orientada a sul, [kW/m²/mês];

gT- Fator solar do vão envidraçado com todos os dispositivos de proteção solar ativados;

gTmax - Fator solar global máximo admissível dos vãos envidraçados;

gTp - Fator solar global apenas com dispositivos de proteção permanentes;

gv – Fator solar na estação de arrefecimento;

Hadj - Coeficiente de transferência de calor através dos elementos em contacto com os edifícios adjacentes, [W/⁰C];

Hecs - Coeficiente de transferência de calor através dos elementos em contacto com o solo, [W/⁰C];

Henu – Coeficiente de transferência de calor através dos elementos em contacto com os espaços não úteis, [W/⁰C];

Hext – Coeficiente de transferência de calor através dos elementos em contacto com o exterior, [W/⁰C];

Htr,i – Coeficiente global de transferência de calor por transmissão, [W/⁰C];

Htr,v - Coeficiente global de transferência de calor por transmissão na estação de arrefecimento, [W/⁰C];

I1, I2 e I3 - Zonas climáticas de inverno;

ISol– Energia solar acumulada durante a estação, [KWh/m²];

ITEcons - Instituto de Investigação e Desenvolvimento Tecnológico em Ciências da Construção;

Lv - Duração da estação de arrefecimento igual a 2928 horas;

M – Duração da estação de aquecimento, [meses];

MAQS – Consumo médio diário de AQ0, [l/ocupante.dia];

Msi– Massa superficial útil do elemento, [Kg/m²];

n – Número convencional de ocupantes por fração autónoma, FA, definido em função da tipologia, em que se consideram 2 ocupantes para tipologia T0 e n+1 para tipologias do tipo Tn com n>0;

nd – Número anual de dias de consumo de AQS de edifícios residenciais, sendo o valor de 365 dias;

Ni - Valor máximo de energia útil para aquecimento, [kWh/m².ano];

Nic - Valor das necessidades anuais de energia útil para aquecimento, [kWh/m².ano];

Nt - Valor máximo das necessidades de energia primária, [kWhEP/m².ano];

Ntc - Valor das necessidades nominais anuais de energia primária, [kWhEP/m².ano];

NUTS III - Nomenclatura das Unidades Territoriais para Fins Estatísticos de nível III;

Nv - Valor máximo de energia útil para arrefecimento, [kWh/m².ano];

Nvc - Fator de utilização dos ganhos térmicos na estação de arrefecimento, [kWh/m².ano];

Pd – Pé direito da fração, [m];

Qa– Necessidades de energia útil para preparação de AQS, [kWh];

Qg,i – Ganhos térmicos brutos na estação de aquecimento, [kWh];

Qg,v - Ganhos térmicos brutos na estação de arrefecimento, [kWh];

Qgu,i – Ganhos térmicos uteis na estação de aquecimento resultantes dos ganhos solares através dos vãos

envidraçados, da iluminação, dos equipamentos e dos ocupantes, [kWh];

Qgu,i,ref - Ganhos de calor úteis de referência na estação de aquecimento, [kWh];

Qgv,ref – Ganhos térmicos de referência na estação de arrefecimento, [kWh];;

Qint,i – Ganhos térmicos associados a fontes internas de calor, na estação de aquecimento, [kWh];

Qint,v – Ganhos térmicos associados a fontes internas de calor, no verão, [kWh];

Qsol,i – Ganhos térmico associados ao aproveitamento da radiação solar pelos vãos envidraçados, na estação de aquecimento, [kWh];

Qsol,v – Ganhos térmicos associados à radiação solar incidente na envolvente exterior opaca e envidraçada,

[kWh];

Qtr,i – Transferência de calor por transmissão na estação de aquecimento através da envolvente dos edifícios, [kWh];

Qtr,i,ref - Transferência de calor por transmissão através da envolvente de referência na estação de aquecimento, [kWh];

Qve,i– Transferência de calor por ventilação na estação de aquecimento, [kWh];

Qve,i,ref - Transferência de calor por ventilação de referência na estação de aquecimento, [kWh];

RECS - Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Comercio e Serviços;

REH – Regulamento do Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação;

ri– Fator de redução da massa superficial útil do elemento, i;

Rph,i– Taxa nominal de renovação do ar interior na estação de aquecimento, [h^-1];

Rph,v- Taxa nominal de renovação do ar interior na estação de arrefecimento, [h^-1];

Rse– Resistência térmica superficial exterior, [m2.ºC/W];

Rsi – Resistência térmica superficial interior, [m².ºC/W];

SCE - Sistema de Certificação dos Edifícios;

Umáx- Coeficiente de transmissão térmica máximo, [W/m².ºC];

UPTP - Coeficiente de transmissão térmica superficial na zona de Ponte Térmica Plana, [W/m².ºC];

Uzona corrente- Coeficiente de transmissão térmica superficial na zona corrente, [W/m².ºC];

V1, V2 e V3 - Zonas climáticas de verão;

Wvm– Energia elétrica necessária para o funcionamento dos ventiladores, [kWh/ano];

Z – Profundidade média enterrada da parede em contacto com o solo, [m²];

Z- Altitude do local, [m];

ZREF - Altitude de referência, [m];

α – Coeficiente de absorção de radiação solar da superfície do elemento da envolvente opaca;

α– Coeficiente de absorção de radiação solar da superfície do elemento da envolvente opaca;

ΔT – Aumento de temperatura necessário para a preparação de AQS, [⁰C];

ΔT – Aumento de temperatura necessário para a preparação de AQS, com valor de 35⁰C;

η – Eficiência nominal do sistema, tem o valor de 1 no caso de sistemas para aproveitamento de energia renovável, exceto a queima de biomassa sólida, que se uso o valor do próprio sistema, [%];

η – Fator de utilização dos ganhos térmicos;

ηRC – Rendimento do sistema de recuperação de calor, [%];

ηref - Valores de referência para o rendimento dos diferentes tipos de sistemas técnicos utilizados ou previstos para aquecimento e arrefecimento ambiente e preparação AQS, [%];

ηv,ref - Fator de utilização de ganhos de referência, [%];

Θext,v - Temperatura média do ar exterior para a estação de arrefecimento;

Θv,ref - Temperatura de referência para o cálculo das necessidades de energia na estação de arrefecimento,

igual a 25⁰C;

𝜳j – Coeficiente de transmissão térmica linear da ponte térmica linear.

1

I NTRODUÇÃO

1.1 C

I

Este relatório surgiu no seguimento do estágio curricular realizado na empresa PSC - Engenharia Construção e Imobiliário, Lda, durante o 2º semestre do Mestrado em Engenharia Civil – Ramo de construções, do Instituto Superior de Engenharia do Porto.

O trabalho desenvolvido na empresa foi muito diverso, tendo contemplado tarefas associadas ao acompanhamento de projetos de especialidade de abastecimento de águas e águas residuais, medições do projeto de betão de moradias e preparação da certificação energética de edifícios existentes.

O estudo de caso apresentado está relacionado com o desempenho térmico de um edifício misto, onde se estudou em particular algumas frações de habitação, tendo sido necessário um estudo aprofundado da legislação aplicável a edifícios novos e existentes. Foi também realizada uma análise detalhada sobre as alterações das expressões numéricas que têm vindo a ser propostas nas sucessivas publicações e revogações de Portarias.

Como na empresa é utilizado a folha de excel fornecida pela ITEcons, considerou-se importante neste relatório de estágio usá-la para de forma útil verificar e comparar os seus resultados com os que seriam obtidos se o cálculo tivesse sido realizado sem recurso a essa ferramenta.

1.2 O

O desenvolvimento deste relatório tem como principais objetivos:

 Estudo da legislação que permite quantificar o desempenho térmico de edifícios novos e existentes; note-se que atualmente os documentos legislativos apresentam alterações significativas relativamente aos estudados ao longo do percurso académico efetuado;

 Análise comparativa do método detalhado com a folha Excel do ITEcons para o edifício reabilitado;

 Análise Comparativa entre o método simplificado e o método detalhado para edifício existente;

 Avaliar soluções de melhoria do comportamento térmico para a reabilitação e analisar o seu impacto nos indicadores previstos na legislação.

1.3 E

Este relatório de Estágio encontra-se dividido em cinco capítulos, sendo estes, subdivididos em subcapítulos, nos quais estão descritos todas a pesquisa necessária para o desenvolvimento deste relatório de Estágio Curricular feito na entidade acolhedora.

No primeiro capítulo fez-se uma abordagem da empresa onde se realizou o estágio curricular e quais os objetivos deste relatório.

O segundo capítulo diz respeito às atividades que se desenvolveu-se durante o período de estágio.

Num segundo terceiro, apresenta-se a legislação de desempenho térmico existente em Portugal para edifícios habitacionais e descreve-se de forma detalhada o método de detalhado e o simplificado.

Seguidamente, o quarto capítulo, diz respeito ao estudo caso, onde se pôs em prática o método detalhado, antes e depois da reabilitação, o simplificado antes da reabilitação, e as medidas de melhoria que foram adotadas para o edifício existente juntamente com a discussão dos resultados.

Por fim, no quinto capítulo, elaboram-se as conclusões deste estudo e o indicam-se quais poderiam ser desenvolvimentos futuros com interesse para este trabalho.

3

A TIVIDADES DESENVOLVIDAS NO ESTÁGIO

A empresa PSC- Engenharia Construção e Imobiliário, Lda, foi criada em 11 fevereiro 2015, e está localizada em Gondomar. Tem como objetivo de executar todos os trabalhos associados à construção e à engenharia em geral, com grande enfoque na eficiência energética.

A PSC é uma microempresa que pretende alargar o seu conhecido na área de engenharia, em termos de execução de projetos, coordenação e fiscalização de obras, levantamento de patologias, avaliações imobiliárias e certificação energética.

Durante o estágio uma das atividades que esteve sempre presente foi desenhar em Autocad as plantas das habitações, no qual tinha que: limitar a envolvente, medir as áreas dos elementos construtivos, definir o tipo de vidro e caixilharia e a referenciar a sua orientação. No fim deste procedimento, tinham que ser inseridos na folha de ITEcons os dados de cada habitação.

Houve a colaboração nos seguintes trabalhos:

- Na realização dos projetos de especialidades de abastecimento de águas, drenagem das mesmas e no projeto de térmica de uma habitação nova;

- Na execução do Plano de Segurança e Saúde, onde foi descrito a Gestão do Plano de Segurança e Saúde, memória descritiva, a caracterização da empreitada, as ações para a prevenção de riscos e a monitorização e acompanhamento da implementação do PSS para a mesma obra, Casa da Barragem.

Figura 1 – Casas da Barragem

5

R EGULAMENTAÇÃO T ÉRMICA DE E DIFÍCIOS EM P ORTUGAL

3.1 D

2010/31/EU

A Diretiva 2010/31/EU fez a revisão a Diretiva 2002/91/EU, do Parlamento Europeu e do Conselho, de 16 de dezembro, relativamente ao desempenho energético dos edifícios (EPBD).

Assim, para esta nova Diretiva as “grandes intervenções” de edifícios existentes constituem uma oportunidade para tomar medidas com rentabilidade económica e que permitam melhorar o desempenho energético. Com base nesta Diretiva foram definidas metas nacionais ambiciosas e planos de incentivos para recuperação do parque edificado existente e para construção de novos “edifícios energia quase zero (NZEB)”.

A União Europeia sublinhou ainda que até 2020 deverá existir uma redução em 20% as emissões de gases com efeito de estufa e do consumo de energia e um aumento em 20% de produção de energia com origem em fontes renováveis. Para além destes objetivos, propõem-se ainda que para 2050, exista uma redução de 80% das emissões de gases com efeito de estufa, aumento de 35% da eficiência energética e uma quota- parte de 60% de energias renováveis.

A Diretiva 2012/27/EU, veio estabelecer medidas de promoção da eficiência energética para assegurar o objetivo da União Europeia, que consiste em atingir um incremento de 20 % em eficiência energética até 2020.

3.2 DL 118/2013

O principal objetivo deste decreto lei é promover a melhoria do desempenho energético dos edifícios.

O Decreto-Lei nº 118/2013 transpõe para ordem jurídica nacional a Diretiva nº 2010/31/UE do Parlamento Europeu e do Concelho, de 19 de maio de 2010, referente ao desempenho energético dos edifícios.

Segundo o Decreto-Lei nº 118/2013, o seu principal objetivo é “assegurar e promover a melhoria do desempenho energético dos edifícios através do Sistema de Certificação dos Edifícios (SCE). Este documento

incorpora dois regulamentos, o Regulamento de Desempenho Energético Dos Edifícios de Habitação (REH) e o Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Comércio e Serviços (RECS)”.

O SCE inclui todos os edifícios ou frações, novos ou sujeitos a grandes intervenções, todas as frações já edificadas, caso estas fiquem sujeitas a venda ou arrendamento e “edifícios de comércio ou serviços com área útil igual ou superior a 1000m², ou 500m² no caso de centros comerciais, hipermercados, supermercados e piscinas cobertas”. As propriedades de entidades públicas, com visitas frequentes por parte do público e com “área superior a 500m², ou 250m² (a partir de 1 de junho de 2015) também ficam sujeitos ao SCE”, conforme indicado nos artigos nº 3 e 8 do Decreto-Lei 118/2013.

É necessário notar que nas situações em que o edifício ainda não disponha de certificado energético e haja a intenção de o anunciar, deverá ser previamente registado um Pré-Certificado (PCE) ou Certificado SCE (CE) válido no Portal SCE por parte de um Perito Qualificado (PQ), de modo a ser conhecida a respetiva classificação energética.

Segundo o artigo nº 4 do Decreto-Lei 118/2013, estão excluídos do SCE, as instalações industriais, agrícolas ou pecuárias, edifícios utilizados como locais de culto ou para atividades religiosas, edifícios ou frações destinados a armazéns, estacionamentos e oficinas, edifícios unifamiliares com área útil inferior a 50 m², edifícios de comércio e serviços devolutos, até a sua venda ou locação após a entrada em vigor deste diploma, edifícios em ruína, infraestruturas militares e edifícios afetos aos sistemas de informações ou a forças e serviços de segurança sujeitos a regras de controlo e confidencialidade, monumentos e edifícios considerados com especial valor arquitetónico.

Segundo o Artigo nº 5, secção II, do Decreto-Lei 118/2013 no que diz respeito ao pré certificado e ao certificado a sua existência deve ser verificada no controlo de prévio das operações urbanísticas e na celebração dos contratos de compra e venda ou locação.

A fiscalização do SCE é da competência da Direção-Geral de Energia e Geologia, DGEG. E a gestão do SCE dos edifícios é atribuída à ADENE.

Conforme indica o Artigo nº 22 da secção I, do capítulo III, do Decreto-Lei 118/2013, “o REH estabelece os requisitos para os edifícios de habitação, novos ou sujeitos a intervenções, bem como os parâmetros e metodologias de caracterização do desempenho energético, em condições nominais, de todos os edifícios de habitação e dos seus sistemas técnicos, no sentido de promover a melhoria do respetivo comportamento térmico, a eficiência dos seus sistemas técnicos e a minimização do risco de ocorrência de condensações superficiais nos elementos da envolvente.”

Este Decreto-Lei foi alterado pelo Decreto-Lei n.º 68 -A/2015, de 30 de abril com o objetivo estabelecer disposições em matéria de eficiência energética e cogeração, transpondo para a ordem jurídica interna a Diretiva n.º 2012/27/UE, do Parlamento Europeu e do Conselho, de 25 de outubro de 2012, relativa à

eficiência energética. O DL 194/2015 procede à segunda alteração ao Decreto -Lei n.º 118/2013, de 20 de agosto, alterado pelo Decreto -Lei n.º 68 -A/2015 de 30 de abril, relativo ao desempenho energético dos edifícios, e à primeira alteração ao Decreto -Lei n.º 53/2014, de 8 de abril, que estabelece um regime excecional e temporário aplicável à reabilitação de edifícios, cuja construção tenha sido concluída há pelo menos 30 anos ou localizados em áreas de reabilitação urbana, que se destinem a ser afetos total ou predominantemente ao uso habitacional.

3.3 L

De forma a complementar o Decreto-Lei nº118/2013, foram publicadas as seguintes Portarias e os Despachos:

 A Portaria nº 349 – A/2013 define as competências da entidade gestora do Sistema de Certificação Energética dos Edifícios (SCE), do Perito Qualificado e do técnico de instalação e de manutenção.

Também esclarece as categorias dos edifícios, os tipos de Pré-certificados e Certificados e as responsabilidades de emissão dos mesmos.

 A Portaria nº 349 – B/2013 explica a metodologia utilizada para determinar a classe de desempenho energético e define os requisitos de comportamento técnico e de eficiência dos sistemas técnicos dos edifícios. Assim, esta Portaria define, para efeitos de cálculo, métodos para determinar valores máximos de necessidades energéticas, os requisitos para a qualidade térmica da envolvente, o valor mínimo da taxa de renovação de ar, os requisitos para os sistemas técnicos e requisitos dos sistemas para aproveitamento de fontes de energia renováveis.

 Atualmente, a Portaria 319/2016 procede à segunda alteração da Portaria n.º 349 -B/2013, de 29 de novembro, alterada pela 4724 Diário da República, 1.ª série, n º 239, 15 de dezembro de 2016, Portaria nº 379-A/2015, de 22 de outubro, que define a metodologia de determinação da classe de desempenho energético para a tipologia de pré -certificados e certificados SCE, bem como os requisitos de comportamento térmico e de eficiência de sistemas técnicos dos edifícios novos e sujeitos a intervenção.

 A Portaria nº 349 – C/2013 delimita os elementos que devem constar nos procedimentos de licenciamento ou de comunicação prévia de operações urbanísticas de edificação, bem como a autorização de utilização.

 A Portaria n º 349 – D/2013 define os Requisitos relativos à qualidade térmica da envolvente e à eficiência dos sistemas técnicos dos edifícios novos ou sujeitos a grandes intervenções e dos existentes.

 O Despacho nº 15793 – C/2013 divulga os modelos de pré-certificados e certificados SCE, que vão ser emitidos para edifícios novos, sujeitos a grandes intervenções e existentes.

 O Despacho nº 15793 – D/2013 esclarece quais são os fatores de conversão entre energia útil e primária a utilizar para determinar do valor das necessidades nominais anuais de energia primária.

 O Despacho nº 15793 – E/2013 define quais são as regras de simplificação que se de utilizam nos edifícios sujeitos a grandes intervenções e existentes, caso se verifique a impossibilidade de obter informações importantes sobre o edifício, tais como, a envolvente, parâmetros térmicos, ventilação, eficiência dos sistemas técnicos e contribuição dos sistemas solares térmicos.

 O Despacho nº 15793 – F/2013 publica os parâmetros para o zonamento climático e os respetivos dados. Desta forma, especifica as zonas climáticas, através da Nomenclatura das Unidades Territoriais para Fins Estatísticos de nível III (NUTS III). Define também um método de cálculo para determinar os parâmetros climáticos de um determinado local, para as estações de aquecimento e arrefecimento.

 O Despacho nº 15793 – H/2013 identifica as regras de quantificação e contabilização do contributo de sistemas para aproveitamento de fontes de energia renováveis, de acordo com o tipo de sistema.

Os sistemas para aproveitamento identificados neste despacho são os sistemas solares térmicos, solares fotovoltaicos, eólicos, biomassa, geotermia, mini-hídrica e aerotérmica e geotérmica (bombas de calor).

 O Despacho nº 15792 – I/2013 determina os métodos de cálculo para as necessidades nominais anuais de energia útil de aquecimento e arrefecimento ambiente, as necessidades nominais de energia útil para produção de águas quentes sanitárias e as necessidades nominais de energia primária.

 O Despacho nº 15793 – J/2013 publica as regras para determinar a classe energética de um edifício.

Para tal é necessário saber o valor das necessidades nominais anuais de energia primária (XYZ) e o valor limite regulamentar para as necessidades nominais anuais de energia primária (XY). Com estes valores é feito um rácio de classe energética e a classificação é feita consoante este valor.

 O Despacho nº 15793 – K/2013 mostra os parâmetros térmicos para o cálculo dos valores de coeficiente global de transferência de calor, coeficiente de transmissão térmica superficial, coeficiente de transmissão térmica linear, coeficiente de absorção da radiação solar, fator de utilização de ganhos, quantificação da inércia térmica, fator solar de vãos envidraçados, fator de obstrução da radiação solar, fração envidraçada, fator de correção da seletividade angular dos envidraçados, coeficiente de redução de perdas e taxa de renovação do ar.

3.4 R

Pode-se definir a envolvente como a linha que separa o meio exterior e interior dos edifícios.

Segundo a Portaria nº 349 – B/2013 define os requisitos de comportamento técnico e de eficiência dos sistemas técnicos dos edifícios novos e edifícios sujeitos a grande intervenção.

Estes requisitos estão decretados relativamente à envolvente opaca em zona corrente, às pontes térmicas planas, aos envidraçados, e o valor mínimo da taxa de renovações de ar.

3.4.1 Envolvente opaca em zona corrente

O coeficiente de transmissão térmica superficial da zona corrente da envolvente opaca (U), cria valores máximos para as três zonas climáticas de Inverno (I1, I2, I3) e para o tipo de elemento da envolvente em zona corrente, sobretudo, para as paredes, coberturas, pavimentos sobre o exterior ou sobre locais não- aquecidos.

Podemos afirmar que o coeficiente de transmissão térmica não deve ser superior ao coeficiente de transmissão térmica máximo.

U Envolvente opaca≤ U máx (3.1)

Tabela 3.1 - Coeficientes de transmissão térmica superficiais máximos admissíveis de elementos opacos e de vãos envidraçados, Umáx.

U máx [w/ (m². ⁰C)] Zona Climática

I1 I2 I3 Portugal Continental

Elemento da envolvente em contacto com outros edifícios ou com espaços não uteis com btr ≤ 0,7

Elementos

verticais 2,00 2,00 1,90 Elementos

horizontais 1,65 1,30 1,20 Elemento da envolvente em contacto com o exterior ou com

espaços não uteis com btr > 0,7

Elementos

verticais 0,50 0,40 0,35 Elementos

horizontais 0,40 0,35 0,30 Vãos envidraçados (janelas e portas) Uw 2,80 2,40 2,20

É necessário referir que a envolvente em contacto com o solo não possui valores de Umáx.

3.4.2 Pontes térmicas planas

As pontes térmicas planas definem-se para designar fenómenos localizados de transferência de calor na envolvente dos edifícios. Normalmente, a ponte térmica plana inclui as zonas de vigas, pilares e caixas de estores.

Todas as zonas de qualquer elemento opaco exterior que constituem zona de ponte térmica plana deve ter um valor do coeficiente de transmissão térmica (UPTP), calculado de forma unidimensional na direção normal à envolvente, não superior a 0,9 W/m².°C.

3.4.3 Vãos envidraçados

Os vãos envidraçados devem apresentar um coeficiente de transmissão médio dia-noite não superior aos valores apresentados na Tabela 3.1.

Relativamente ao fator solar e segundo a Portaria nº 349 – B/2013, os vãos envidraçados estão isentos sempre que a área da envolvente, Aenv, seja inferior a 5% área de pavimento do compartimento, Apav, ou quando estejam orientados no quadrante Norte (Nordeste, Norte e Noroeste).

Nos restantes envidraçados devem apresentar um fator solar global do vão com os dispositivos de protecção 100 % ativados (gTp), que obedeça às seguintes condições:

Aenv ≤15% Apav gT∗ Fo ∗ Ff ≤ gTmáx (3.2)

Aenv > 15% Apav g_T∗ Fo ∗ F_f ≤ g_Tmáx∗ _{𝐴𝑒𝑛𝑣}^0,15

𝐴𝑝𝑎𝑣

(3.3)

Tabela 3.2 - Valores fator máximo admissíveis de vãos envidraçados, gTmáx - Portaria nº349-B/2013

INÉRCIA Zona climática V1 V2 V3 Fraca 0,15 0,10 0,10 Média ou forte 0,56 0,56 0,50

É de referenciar que os valores dos fatores de sombreamento, Fo e Ff devem ser obtidos nas tabelas relativas ao sombreamento por elementos horizontais e verticais, na estação de arrefecimento.

Segundo o despacho nº 15793-K/2013 pode-se considerar uma incidência da radiação solar normal à superfície do vão, corrigida de um fator que traduz a variação da incidência da radiação solar, consoante a orientação, Fw.

O fator solar do vidro aplicado no vão envidraçado, para uma incidência solar normal à superfície, gꞱ,vi , deve ser fornecido pelo fabricante. Quando não são possíveis aceder a esses dados, deve-se usar os que estão no Despacho (extrato) nº 15793 – k/2013, onde os valores do fator solar dependem do tipo de vidros simples ou duplos, incluindo vidros planos incolores, coloridos, refletantes e foscos.

Os valores correntes do fator solar de vãos envidraçados com vidro corrente e dispositivos de proteção solar, permanente, ou móvel totalmente ativado, gꞱ,vc, para vidros simples ou duplos, são apresentados na tabela do Despacho (extrato) nº 15793 – k/2013.

Os valores dessa tabela só podem ser usados, no caso de os envidraçados serem de vidro incolor corrente ou com proteção exterior opaca, caso contrário devemos efetuar a respetiva correção.

A cor da proteção pode variar entre clara, média e escura. A classificação da cor é a mesma utilizada para os revestimentos exteriores de paredes e coberturas e encontra-se no despacho (extrato) nº15793-K/2013.

Se forem os vidros forem especiais com proteção exterior não opaca ou com proteção interior devemos usar as expressões seguintes para efetuar a correção aos valores da tabela.

Para vidro simples:

𝑔_𝑇𝑣𝑐 = ^{𝑔Ʇ,𝑣𝑖∗𝑔Ʇ,𝑐𝑣}

0,85 (3.4) Para vidro duplo:

𝑔_𝑇𝑣𝑐 = ^{𝑔Ʇ,𝑣𝑖∗𝑔Ʇ,𝑐𝑣}

0,75 (3.5)

Segundo o Despacho nº 15793-k/2013, para a avaliação do fator de sombreamento do horizonte, Fh, indica o efeito do sombreamento provocado por obstruções longíquas exteriores ao edifício ou edifícios vizinhos dependendo do ângulo do horizonte, latitude, orientação, clima local, e da duração da estação de aquecimento.

O efeito do sombreamento do horizonte na estação de arrefecimento, o valor do fator Fh toma o valor de 1.

O fator de sombreamento por elementos horizontais, Fo, e verticais, Ff, definem-se pelo sombreamento provocado por elementos do próprio edifício e depende do ângulo da obstrução, da latitude, da exposição e do clima.

Figura 2 - O sombreamento por elementos horizontais/verticais sobre os envidraçados.

O sombreamento por elementos horizontais/verticais sobre os envidraçados, temos por exemplo as palas horizontais (à esquerda) e verticais (à direita).

3.4.4 Valor mínimo da taxa renovação de ar

Segundo a Portaria 349 – B/2013, nos edifícios de habitação, o valor da taxa de renovação horária de ar deve ser calculado de acordo com as disposições previstas para o efeito no Despacho do Diretor-Geral de Energia e Geologia, e deve ser igual ou superior a 0,4 renovações por hora.

Caso essa taxa seja inferior ao limite, teremos que alterar as soluções por forma a garantir uma ventilação que obedeça ao valor regulamentar.

3.4.5 Requisitos dos sistemas técnicos

Os requisitos e condições dos sistemas técnicos independentemente do tipo, a cumprir devem ser:

 As instalações de climatização com potência térmica nominal superior a 25 kW devem ser objeto de elaboração de projeto de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (AVAC), por projetista reconhecido para o efeito, de acordo com especificações previstas para projeto de execução, conforme disposto no artigo 44º da Portaria n.º 701-H/2008, de 29 de julho.

 As redes de transporte e distribuição de fluidos térmicos, incluindo os sistemas de acumulação, em sistemas de climatização e/ou de preparação de AQS, devem cumprir com os requisitos de conceção aplicáveis definidos através das espessuras mínimas de isolamento de tubagens, das espessuras mínimas de isolamento para condutas e acessórios e de equipamentos e depósitos.

 Os sistemas técnicos para climatização devem conter mecanismos de regulação e controlo de forma a garantir um limite máximo e mínimo da temperatura do ar interior;

 A potência térmica nominal dos sistemas técnicos para climatização seja igual ou superior a 50 kW, são necessários mecanismos que garantam a regulação da potência de aquecimento e arrefecimento dos equipamentos às necessidades do edifício, garantam a possibilidade de controlo do sistema de climatização por espaço ou grupo de espaços, em período de não ocupação e a possibilidade de parametrização de horários de funcionamento.

 As espessuras de isolamento apresentadas serão válidas para materiais com uma condutibilidade térmica de 0,040 W/m.°C a 20°C, sendo que para materiais com condutibilidade térmica diferente, o requisito de espessura mínima deverá ser corrigido de forma a garantir a mesma resistência térmica.

 Os sistemas técnicos devem dispor de marcação CE e devem estar devidamente caracterizados quanto ao seu desempenho energético ou quanto as suas características técnicas que possam determinar ou afetar o seu desempenho.

Os sistemas de ar condicionado, bombas de calor com ciclo reversível e chillers de arrefecimento devem obedecer aos requisitos mínimos de eficiência, baseados na classificação Eurovent de acordo com a classe de eficiência mínima.

Tabela 3.3 - Classificação de desempenho de unidades split, multissplit, VRF e compactas, rooftop e bomba de calor.

Tipo de equipa-

mento

Classe de eficiência mínima após 31 dez 2015

Classe

Unidades com permuta exterior a ar

split, multissplit,

VRF e compactas,

com permuta

ar–água

B

Arrefecimento Aquecimento

Unidades Split.

Multissplit e VRF

Unidades compactas

Unidades Split.

Multissplit e VRF

Unidades compactas A EER > 3,20 EER > 3,00 COP > 3,60 COP > 3,40 B 3,20≥EER>3,00 3,00≥EER>2,80 3,6≥COP>3,40 3,40≥COP>3,20

Unidades com permuta exterior a água

split, multissplit,

VRF e compactas,

com permuta

ar–água

Arrefecimento Aquecimento

A EER > 3,60 EER > 4,40 COP > 4,00 COP > 4,70

B 3,60≥EER>3,30 4,40≥EER>4,10 4,00≥COP>3,70 4,70≥COP>4,40

Rooftop

Unidades com permuta exterior a ar

Unidades com permuta exterior a água

Arrefecimento Aquecimento

A EER > 3,60 EER > 4,40 COP > 4,00 COP > 4,70 B 3,60≥EER>3,30 4,40≥EER>4,10 4,00≥COP>3,70 4,70≥COP>4,40 chiller

bomba de calor de compre-

ssão

Unidades com permuta exterior a ar

Unidades com permuta exterior a água

Arrefecimento Aquecimento

A EER > 3,10 COP > 3,20 EER > 5,05 COP > 4,45 B 3,10≥EER>2,90 3,20≥COP>3,0 5,05≥EER>4,65 4,45≥COP>4,15

No caso de sistemas que não constem da lista de produtos certificados na respetiva categoria Eurovent, mas cujo desempenho tenha sido avaliado pelo mesmo referencial normativo, aplica-se o requisito equivalente, em termos de EER e COP, que resulta tendo por base o menor valor do intervalo previsto na respetiva matriz de classificação.

Os sistemas de aquecimento e/ou preparação de AQS com caldeira(s) ou esquentador(es), como as caldeiras a combustível líquido ou gasoso devem obedecer aos requisitos mínimos de eficiência, na forma de classe de eficiência, e da potência, no caso de esquentadores a gás.

Segundo a Portaria nº 349-B/2013, as “bombas de calor para preparação de água quente destinada a climatização e AQS, devem apresentar o certificado “European Quality Label for Heat Pumps”, ou, em alternativa, o seu desempenho ter sido avaliado pelo mesmo referencial normativo, EN 14511, tendo um COP mínimo de 2,3”.

Os sistemas de preparação de AQS com recursos a termoacumuladores elétricos devem cumprir com o requisito indicado na tabela seguinte, e a sua eficiência deve ser obtida em função das perdas estáticas do equipamento Qpr.

Tabela 3.4 - Rendimento nominal de caldeiras e esquentadores-Portaria nº 349 – B/2013

Caldeiras

Classe de eficiência mínima após 31 dez 2015

Classe eficiência energética

Rendimento nominal (η)

A

A++ (1) η ≥ 96%

A+ (2) 96% ≥ η > 92%

A 92% ≥ η > 89%

Esquentadores -

Potencia (kw) Rendimento

≤ 10 ≥ 0,82

>10 ≥ 0,84

Tabela 3.5 - Valores limite de perdas estáticas em termoacumuladores-Portaria nº 349- B/ 2013 Volume V [l] Dispersão térmica Qpr [kWh/24h]

V ≤ 200 Qpr ≤ (21+10,53*V^0,4)*24/1000 200 < V ≤ 500 Qpr ≤ (26+13,66*V^0,4)*24/1000 500 < V ≤ 1000 Qpr ≤ (31+16,66*V^0,4)*24/1000 1000 < V ≤ 2000 Qpr ≤ (38+16,66*V^0,4)*24/1000

Tabela 3.6 - Valores de eficiência de termoacumuladores em função de Qpr- Portaria nº 349- B/ 2013 Intervalos de Qpr [kwh/24h] Eficiência

Qpr<1,00 0,97

1,00 ≤ Qpr < 1,50 0,95 Qpr ≥ 1,50 0,93

É de notar que, os sistemas de coletores solares térmicos a instalar devem proporcionar uma contribuição de energia renovável igual ou superior à calculada para um sistema idêntico ao previsto ou instalado, propondo com a orientação a Sul e com inclinação de 35⁰, o planos com área de abertura de 0,65 m² por

ocupante convencional, que tenha o rendimento ótico de 73%, que o coeficientes de perdas térmicas a1=4,12 W/(m².K) e a2=0,014 W/(m².K) e o modificador de ângulo para incidência de 50⁰ igual a 0,91.

3.5 D

3.5.1 Zona climática

De acordo com o Despacho 15793-F/2013, o zonamento climático baseia-se nas NUTS nível III, cuja composição por municípios tem por base o decreto lei nº 68/2008 de 1abril de 2008, entretanto alterado pelo decreto lei nº 85/2009, de 3 de abril e pela Lei nº 21/2010 de 23 de agosto.

Para a aplicação de requisitos de qualidade térmica da envolvente é necessário, definir três zonas climáticas de inverno (I1, I2, I3) e três zonas climáticas de verão (V1, V2, V3).

As zonas climáticas de inverno são definidas através do número de graus – dias (GD) na base de 18ºC, sendo I1 com valores de graus-dias igual ou inferior a 1300ºC.dia, I2 compreendido entre 1300 ºC.dia e 1800 ºC.dia e por fim I3 com valor igual ou superiores a 1800 ºC.dia.

As zonas climáticas de verão são definidas a partir da temperatura média exterior correspondente à estação convencional de arrefecimento (Θ ext,v), usando V1 se a temperatura exterior for igual ou inferior a 20⁰C, V2 se a temperatura estiver entre 20⁰C e 22⁰C, e V3 se for igual ou superior a 22⁰C.

Os valores dos parâmetros climáticos X, relacionados a um determinado local, são obtidos a partir de valores de referência, XREF, para cada NUTS III e ajustados com base na altitude desse local, Z.

As correções de altitude referidas anteriormente, são do tipo linear, com declive ɑ, proporcionais à diferença entre a altitude do local e a uma altitude de referência ZREF para a NUTS III, segundo a expressão seguinte:

X=XREF + ɑ*(Z-ZREF) [meses ou ⁰C] (3.6)

3.6 B

O despacho nº 15793-I/2013 apresenta as metodologias de cálculo para determinar as necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento e arrefecimento ambiente, as necessidades nominais de energia útil para a produção de águas quentes sanitárias (AQS) e as necessidades nominais anuais globais de energia primária.

O valor das necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento do edifício, Nic, é calculado pela expressão seguinte:

Nic = (Qtr,i + Qve,i - Qgu,i)/Ap [kWh/m².ano] (3.7)

Note-se que, quanto maior for o valor de Nic, mais energia será necessária para manter 1m² da habitação permanentemente a 18ºC, durante toda a estação de aquecimento.

3.6.1 Perdas de calor por transmissão pela envolvente

Ao longo de toda a estação de aquecimento e devido à diferença de temperatura entre o interior e o exterior do edifício, a transferência de calor por transmissão global, que ocorre através da envolvente, traduz-se em perdas de calor calculadas através da expressão:

Qtr,i = 0,024*GD*Htr,i [kWh] (3.8)

Podemos afirmar que, a transferência de calor por transmissão através da envolvente pode ocorrer por perdas superficiais ou por perdas lineares.

As perdas superficiais são as perdas de calor pelas paredes, pontes térmicas planas, envidraçados, coberturas e pavimentos em contacto com o exterior, ou através com a ENU e/ou com um edifício adjacente. As perdas de calor pelas paredes e pavimentos também podem efectuar-se em contacto com o solo.

As perdas lineares são as perdas de calor pelas pontes térmicas lineares associadas às paredes exteriores e as paredes para ENU com btr > 0,7.

Segundo o Despacho nº 15793 – k/2013, o coeficiente global de tranferência de calor por transmissão é dado pela expressão:

Htr,i = Hext + HENU + Hadj + Hecs [W/⁰C] (3.9)

O coeficiente de transferência de calor por transmissão através de elementos em contacto com o exterior, Hext, determina-se através da expressão:

H_ext= ∑ (U_{i i}∗ A_i) + ∑ (Ψ_{j j}∗ B_j) [W/⁰C] (3.10)

O valor do coeficiente de transmissão térmica linear da ponte térmica linear pode ser determinada na Norma EN ISO 10211, em catálogos de pontes térmicas desde que o cálculo obedeça à EN ISO 14683 e no Despacho 15793- k/2013.

É de salientar que, não se contabilizam pontes térmicas lineares em paredes interiores que intersetam coberturas e pavimentos nem paredes interiores que separam um espaço interior útil de um edifício adjacente ou de um ENU desde que btr ≤ 0,7.

Os coeficientes de transferência de calor por transmissão através da envolvente em contacto com ENU, HENU, e com edifícios adjacentes, Hadj, determinam-se de acordo com a expressão seguinte:

H_ENU;adj= b_tr∗ [(∑ U_{i i}∗ A_i) + (∑ Ψ_{j j}∗ B_j)] [W/⁰C] (3.11)

O Coeficiente de redução de temperatura de um ENU ou edifício adjacente, btr, pode ser obtido através da consulta da tabela seguinte e que depende do volume do ENU, VENU, da área do ENU em contacto com habitações, Ai, e da área do ENU em contacto com o exterior, Au, e da ventilação do espaço em causa.

Tabela 3.7 - Coeficiente de redução de perdas de um ENU

btr

Venu ≤ 50m³ 50m³< Venu ≤ 200m³ Venu > 200m³

f F F F f F

Ai/Au<0,5 1,00 1,00 1,00

0,5 ≤Ai/Au<1 0,70 0,90 0,80 1,00 0,90 1,00

1 ≤Ai/Au<2 0,60 0,80 0,70 0,90 0,80 1,00

2 ≤Ai/Au<4 0,40 0,70 0,50 0,90 0,60 0,90

Ai/Au≥4 0,30 0,50 0,40 0,80 0,40 0,80

Para espaços fortemente ventilados btr, deverá tomar o valor de 1,00.

F – ENU permeável ao ar devido à existencia de ligações e aberturas de ventilação permanentemente f – ENU com todas as ligações entre elementos bem vedadas e sem aberturas de ventilação permanente abertas.

Caso haja algum edifício adjacente, o coeficiente de redução de temperatura toma o valor de 0,6, e assim pelo que não se contabilizam as pontes térmicas lineares nesse espaço.

O coeficiente de transferência de calor por transmissão através de elementos em contacto com o solo determina-se de acordo com a seguinte expressão:

𝐻_𝑒𝑐𝑠 = ∑ (Ui _bfi∗ A_i) + ∑ (Zj _j∗ P_j∗ U_bwj) [W/⁰C] (3.12) Os valores dos coeficientes dos pavimentos térreos, Ubf, e das paredes enterradas, Ubw, devem ser obtidos por consulta das tabelas 03 e 04 do Despacho (extrato) nº15793-K/2013.